G. ’t Hooft: iets bestaat als het in een model past (Simon Rozendaal, NRC Handelsblad, 4 april 1979)
Het artikel gaat ondermeer over opname op de BBC, een hersens teisterend televisieprogramma Sleutel tot het Heelal: Quarks, oerknallen, en vierde dimensies dwarrelden over het scherm, menig kijker in opperste verwarring achterlatend. De BBC had er bijna twee jaar aan gewerkt.
Ik neem dit interview, dat uitmondde in een professoraal college, hieronder praktisch compleet – zonder inleidende passages over, om aan het einde pas mijn (spirituele) conclusies te trekken, in die zin dat ondanks mijn ontdekking dat er in de eind jaren zeventig al sprake was van een ‘kwantum-veldtheorie’; dat wist ik dus niet. Daarvan had het grote publiek natuurlijk nog nooit gehoord. Verrassend waren ook de ijktheorieën, omdat het gaat om zulke onbekende en onzichtbare ‘grootheden’ als elektromagnetisme dat die alleen via waarschijnlijke wiskundige formules kunnen worden aangetoond; ongezien en zonder gezien te kunnen worden. Maar het blijft wel ‘wetenschappelijk ‘speculeren’ in mijn niet-fysieke brein, want we kunnen ook wetenschappelijk niet verder komen dan met ons logische en lineaire denken proberen kosmische gegevenheden te verklaren. Terwijl de kosmos geen lineariteit kent. Een mooi voorbeeld was ook de link https://youtu.be/Ko-ZboCzR64 (‘Pyramids True Purpose FINALLY DISCOVERED: Advanced Ancient Technology’) of https://youtu.be/a78jhhXtXgI (‘The Pinnacle of Nondual Understanding: Rupert Spira’) die voorbij kwamen, en een vergelijkbaar thema behandelen: de wetenschap van de Egyptologie kan er nog steeds niet bij dat de Grote Piramide van Gizeh, dat niet als een koningsgraf is gebouwd, zoveel moderne snufjes aantoonbaar bezit, zonder een hoogstaande cultuur te kennen, in welk kader deze piramide gebouwd werd. De huidige wetenschapsmethodiek gaat er automatisch vanuit dat wij een vergevorderde beschaving zijn, maar dat is een ontoetsbare hypothese. Wat zou de wetenschap op z’n neus kijken als zou blijken dat andere beschavingen die piramide binnen een etmaal hadden gebouwd met technieken die waarmee wij volslagen onbekend zijn. Het onderstaande betoog wordt iets herkenbaarder door de parallel met de elektromagnetische velden, waarmee de piramides feitelijk gebouwd werden. De geheimen ook van Nikolas Tesla.
Begin maart [dus 1979] kreeg ’t Hooft de Dannie Heinemann-prijs voor mathematische fysica. Die prijs is bepaald gerenommeerd in dit vakgebied. ’t Hooft kreeg hem voor “zijn bijdragen aan de kwantum-veldtheorie, in het bijzonder voor zijn studies over renormalisatie en andere aspecten van Niet Abeliaanse IJktheorieën, vertegenwoordigd door uitstekende publicaties op het gebied van de mathematische fysica”.
Toen moest het er eens van komen: een interview met Gerard ’t Hooft.
Kleuter
’t Hooft wist al vroeg dat hij de wetenschap in wilde. Toen hem op de kleuterschool werd gevraagd wat hij wilde worden antwoordde hij: “Zo’n man die alles weet…” (…) Het intellectuele milieu waaruit hij afkomstig was zou aan zijn drang tot studeren niet vreemd zijn geweest: een oom was hoogleraar in de theoretische fysica – ongetwijfeld is daar een positieve invloed vanuit gegaan.
In zijn streven “allesweter te worden zette ’t Hooft er vaart achter. Op zijn 23e studeerde hij, cum laude, af in Utrecht. Op zijn 26e promoveerde hij, eveneens met lof. Twee jaar later was hij lector, na weer twee jaar hoogleraar. Hij was gasthoogleraar in Harvard en heeft onlangs het aanbod afgeslagen aldaar gewoon hoogleraar te worden.
’t Hooft: “Mijn kinderen laat ik liever hier naar school gaan… ik heb mijn familie hier, een huis gekocht. Kort na de oorlog was dat wel anders. Toen moest je naar Amerika, het was het centrum van de fysica. Als ik nu een Amerikaanse fysicus wil spreken, bel ik even op, of ik vlieg er in een paar uur naar toe. Een hoop collega’s hebben me overigens wel voor gek verklaard dat ik een aanbod van Harvard heb laten lopen.”
Einstein
’t Hooft is bezig op het terrein waar Albert Einstein in het tweede deel van zijn leven de tanden op heeft stukgebeten: de poging om alle natuurkrachten in een allesomvattende theorie te beschrijven. Einsteins doel was een zogenaamde “inified field” theorie. De ijktheorieën waarmee ’t Hooft bezig is geven daar een nieuwe basis voor, ze leveren de wiskundige vergelijkingen voor die eenheidstheorieën. De theorie voor de theorie, als het ware.
De fysici die aan dergelijke ijktheorieën werken hebben vrijwel nooit een witte jas aan. Ze zijn puur theoretisch wiskundig bezig; ze proberen mooie en simpele vergelijkingen te ontwerpen, waar alle waargenomen eigenschappen van de materie door kunnen werden verklaard. Basis voor die vergelijkingen is natuurlijk wel de realiteit, maar in feite lopen dergelijke theoretische fysici vooruit op de realiteit.
Liniaal
Wanneer een wiskundig mooi “gerenormaliseerd” vergelijkingsmodel is ontworpen, is het doel bereikt. Als dan een paar jara later bij experimenten nieuwe deeltjes of verschijnselen worden gevonden die in de theorie passen dan is dat meegenomen.
De eerste kracht die theoretisch sluitend werd beschreven was het elektromagnetisme (dat op zichzelf al een vereniging is van twee krachten, elektriciteit en magnetisme. H. Weyl ontwierp in de jaren twintig daar een ijkingstheorie voor. Geïnspireerd door de relativiteitstheorie van Einstein ging hij uit van de gedachte dat ook het begrip “grootte” relatief moest zijn. pas als je een liniaal hebt, kun je de grootte van iets aangeven (“ijking”). De fundamentele vergelijkingen van de natuur moesten onafhankelijk zijn van de keuze van deze liniaal (ijk-invariant). Het viel hem op dat de bekende Maxwell-vergelijking voor de elektrische en magnetische krachtvelden hier in zekere zin aan voldoen.
Wil je deze theorie ook op (sub-)atomaire schaal toepassen, dan moeten kwantumeffecten in rekening worden gebracht en dan krijg je de zogenaamde ‘kwantum-elektrodynamica’. Een theorie die bijvoorbeeld het magnetische veld rondom een elektron met een nauwkeurigheid van zo’n één op de miljard correct beschrijft.
De volgende kracht waar het ijkprincipe op van toepassing bleek te zijn, was de zogenaamde zwakke kernkracht, die onder andere oorzaak is van de radioactieve desintegratie van vele atoomsoorten onder uitzending van bètastraling. Bij deze ontwikkeling heft ’t Hooft – toen 24, 25 jaar oud en nog niet gepromoveerd – een belangrijke rol gespeeld.
Theorieën
De Amerikaan S. Weinberg en de Engelse Pakistani Abdul Salam (’t Hooft: “hij benadert de fysica vanuit een enigszins mystieke gezichtshoek, maar deze keer zou zijn intuïtie juist blijken”; sic!) kwamen met een rudimentaire verklaring voor die zwakke kernkracht. Het was echter een van de vele theorieën.
’t Hooft: ”Weinberg realiseerde zich niet hoe belangrijk het was. Hij heeft er een promovendus aan gezet die het moest renormeren. Dat lukte niet, hij kreeg de pest in en is wat anders gaan doen. Tot 1971, toen bleek dat ik de theorie kon renormeren, hebben Weinberg en Salam zich er niet meer mee bezig gehouden.”
’t Hoofts promotor, de Utrechtse hoogleraar M.G.J. Veltman, had toen een computerprogramma voor het testen van een aantal theorieën op deugdelijkheid. Maar Veltman kwam er niet uit. De theorieën werden niet sluitend en de computer bleef verkeerde getallen produceren. ’t Hooft combineerde toen een aantal ideeën die eerder al door anderen waren gelanceerd, veranderde de computerprogramma’s en de computer produceerde opeens een indrukwekkende hoeveelheid nullen. In theoretisch-fysische jargon: De Weinberg-Salam theorie was genormaliseerd.
Intuïtie
Waarom slaagde ’t Hooft waar anderen faalden?
’t Hooft: “Ik heb een open fysische intuïtie. En ik werd bovendien niet gehinderd door al te veel voorkennis. Ik was nog niet zo onder de indruk van alle problemen die men zag. Als Weinberg had verteld dat hij er een promovendus aan had gezet die er niet uitkwam, was ik misschien ontmoedigd geweest. Maar dat wist ik niet.”
De door t Hooft kloppend gemaakte wiskundige beschrijving van de zwakke kernkracht was de gedeeltelijke vervulling van Einsteins droom. De theorie omvatte zowel de zwakke kernkracht als het elektromagnetisme en sommigen beschouwen de twee krachten als één: de elektrozwakke kracht.
Door het succes raakten sceptische fysici langzaamaan van het belang van ijktheorieën overtuigd. Weinberg en Salam pakten de oude draad weer op. Mede door die verhevigde belangstelling is er de afgelopen jaren ook een ijkingstheorie voor de sterke kernkracht – die kernsplitsing en daardoor kernenergie en kernbom mogelijk maakt – gekomen: de zogenaamde kwantum-chromodynamica.
Er zijn nu zelfs theorieën die drie van de vier natuurkrachten – de zwaartekracht blijft de moeilijkste kluif – verenigen. ’t Hooft: “Maar die zijn nog tamelijk speculatief. Ik ben vrij voorzichtig om die als de enige ware te beschouwen.”
Geruststelling
Het is allemaal niet eenvoudig. ‘t Hooft heeft zelf een artikel over deze materie geschreven dat binnenkort in de Scientific American zal verschijnen. Hij zegt daarin onder meer: “Als de lezer problemen heeft bij het voorstellen … kan hij worden gerustgesteld door het feit dat veel aspecten ook door de experts nog steeds niet worden begrepen.”
De vraag naar het belang van ’t Hoofts ijktheorieën dringt zich inmiddels onweerstaanbaar op. Hij heeft zelf geen duidelijk idee over de toepassingsmogelijkheden van de huidige theoretische deeltjesfysica.
Heel voorzichtig – “u moet dat meer als science fiction beschouwen” – oppert hij mogelijkheden van nieuwe deeltjes, nieuwe kernenergie en nieuwe krachten (“een elastiekje waaraan je een brug zou kunnen ophangen”). Overtuigend is het niet. “We doen het niet vanwege de toepassingen, het is pure nieuwsgierigheid. We willen weten waarom deeltjes zijn zoals ze zijnen vervolgens welke wetten ze bewegen.”
De historie van de fysica maakt echter duidelijk dat de theorie, hoe abstract ook, vaak eek een toepassing baart. Maar je vraagt je ook af of er op een gegeven moment toch eens een grens in de deeltjesfysica opdoemt. ’t Hooft overweegt die mogelijkheid ook.
Monopool?
Een aardige illustratie van de rijpheid (overrijpheid?) van de deeltjesfysica is de magnetische monopool. ’t Hooft heeft eens op basis van zijn wiskundige modellen voorspeld dat er magnetische monopolen zouden bestaan. Ho, ho, roept men nu, ik heb op de middelbare school geleerd dat je wanneer je een magneet doormidden breekt, altijd twee magneten met ieder een noord- en zuidpool overhoudt.
’t Hooft: “U moet ze u voorstellen als een deeltje, met de eigenschappen van een enkelvoudig magnetische pool. Volgens de ijktheorieën is dat wel degelijk mogelijk. Wel zullen ze verschrikkelijk moeilijk te maken zijn. Alle kernversnellersmachines die de mensheid in de toekomst zal maken zullen waarschijnlijk niet krachtig genoeg zijn om die monodeeltjes te maken.”
Bestaan
Maar kun je ze dan eigenlijk wel zeggen dat ze bestaan?
’t Hooft: “U moet ze u voorstellen als een deeltje, met de eigenschappen van een enkelvoudig magnetische pool. Volgens de ijktheorieën is dat wel degelijk mogelijk. Wel zullen ze verschrikkelijk moeilijk te maken zijn. Alle kernversnellersmachines die de mensheid in de toekomst zal maken zullen waarschijnlijk niet krachtig genoeg zijn om die monodeeltjes te maken.”
Hierop is een schitterend spiritueel antwoord te geven: waar het (wetenschappelijke) wiskundige ijkmodel van onmeetbaar of moeilijk meetbaar onderzoek zoals de nieuwe deeltjesfysica vanzelfsprekend voortvloeit uit de voorgaande voorafgaande theorievorming – ‘evolutie’? – van dit onderzoeksgebied, daar bestaat geen garantie dat deze (ijk) theorieën – bij gebrek aan beter! – ook werkelijk valide zijn, want wat niet zichtbaar is, kan dus ook gefalsificeerd worden. Als er heel andere aanknopingspunten worden ontdekt, die nu buiten de wetenschappelijke paradigma’s vallen, blijkt plotseling dat men op een verkeerd spoor zat.
Dat is heel goed mogelijk vanuit het vaststaande dualistisch-materialistische denken waardoor de betrokken disciplines verplicht worden door te gaan tot er iets geheel nieuws wordt ontdekt. Onze wiskundige formules zijn namelijk niet identiek met de kosmologische formules, want de fysicus gaat uit van de aardse Newton-wetten én de veronderstelling gaat die overal in het universum geldig zijn. Dat is niet het geval (lees de Kryon-opnames erop na!), maar de astrofysica kent die fysica van het universum niet, want ze zit vastgebakken aan de aardse logica.
Omdat men blijft denken dat de fysica alleen maar uit logische aardse waarnemingen en dus uitgangspunten van die ‘ijzeren wetten’ bestaat die wij op aarde met onze beperkte 3D-ogen waarnemen. Dat is dus de structurele denkfout die op aarde gemaakt wordt. In de toekomst zal dat ook blijken dat er andere werkelijkheden kunnen bestaan. Maar dan zijn we in de 5e dimensie (5D) aanbeland, waarin alles anders blijkt te zijn dan wij nu denken omdat niet de derde dimensie bestaat (‘illusie’) maar alleen de multidimensionale werkelijkheid. Dan zal de spiritualiteit én intuïtie – waarover ’t Hooft ook blijkt te beschikken – ook de overwinnaar blijken te zijn.